隨機(jī)振動激勵下汽車副車架用橡膠襯套的力學(xué)特性分析.pdf

1、近年來,橡膠襯套或橡膠支座作為減震元件被廣泛的應(yīng)用于汽車底盤中,主要集中在發(fā)動機(jī)、變速器、傳動軸與車架或車身的連接處,以及懸架系統(tǒng)中。主要作用是衰減發(fā)動機(jī)、傳動系及路面?zhèn)鬟f到車身的振動,可以在很大程度上改善車輛的NVH性能。因此,研究橡膠元件的力學(xué)特性及疲勞特性具有非常重要的意義。
　　由于橡膠材料的幾何和材料雙重非線性使得橡膠產(chǎn)品的常規(guī)設(shè)計(jì)非常困難,對橡膠力學(xué)特性及疲勞壽命的研究長期以來一直停留在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的階段。近些年隨著有限元

2、技術(shù)的發(fā)展,人們可以利用大型有限元分析軟件來對橡膠產(chǎn)品進(jìn)行非線性有限元分析,大大縮短了設(shè)計(jì)周期,提高了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)精度和可靠性。
　　首先,對橡膠襯套的三維實(shí)體模型利用HyperMesh軟件進(jìn)行映射網(wǎng)格劃分,建立橡膠襯套的有限元模型,然后在ABAQUS軟件有限元仿真環(huán)境下通過適當(dāng)?shù)牟牧?、單元、接觸等特性選取,再設(shè)置特定的邊界條件,對橡膠襯套進(jìn)行有限元分析。計(jì)算得出在特定載荷下橡膠襯套應(yīng)力最大值的位置,并與實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)裂紋破壞的零件進(jìn)行

3、比較,確定橡膠襯套非線性有限元分析的可靠性。
　　其次,完成了橡膠襯套的疲勞試驗(yàn),動靜剛度測定試驗(yàn),阻尼測定試驗(yàn)等,試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了有限元分析的正確性。
　　第三,簡單介紹了橡膠襯套結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基本思路和流程,并用HEEDS軟件具體完成了該橡膠襯套結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)(主要針對小位移段的剛度要求),實(shí)現(xiàn)了對橡膠襯套結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化流程的自動控制。優(yōu)化結(jié)果完全可以作為橡膠襯套的改進(jìn)方案,進(jìn)行深入的設(shè)計(jì)研究。
　　最后,根據(jù)橡膠襯套

4、的最大應(yīng)力要求,及襯套的靜剛度要求,利用OptiStruct軟件對橡膠襯套進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì),拓?fù)鋬?yōu)化的結(jié)果為橡膠襯套的結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)提供了設(shè)計(jì)思路。
　　本文在完成橡膠襯套的疲勞試驗(yàn)、動靜剛度測試試驗(yàn)及阻尼試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,基于橡膠的超彈性模型,完成了橡膠襯套的非線性有限元分析,并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比,研究表明有限元分析中所得到的靜剛度曲線與試驗(yàn)測定的靜剛度曲線基本一致,有限元分析中模型的應(yīng)力最大處正是疲勞試驗(yàn)中發(fā)生裂紋破壞的零件的裂紋起